Коэффициент вязкости жидкости
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Государственное
образовательное учреждение
Высшего
профессионального образования
Национальный
минерально-сырьевой университет "Горный"
Кафедра
физики
Лабораторная
работа
"КОЭФФИЦИЕНТ
ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ"
Санкт-Петербург
2012
1. Цель работы - определить коэффициент вязкости жидкости методом Стокса.
2. Краткое теоретическое
содержание:
а) Явления, изучаемые в работе -
вязкость;
б) Определение основных физических
понятий, объектов, процессов и величин:
Вязкость (внутреннее
трение) - свойство текучих тел
(жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества
относительно другого.
в) Законы и соотношения
(использованные при выводе расчетной формулы):
Пусть в заполненном жидкостью сосуде
движется шарик, размеры которого значительно меньше размеров сосуда. Слой
жидкости, прилегающий к шарику, движется со скоростью шарика. Соседние слои
движутся с меньшими скоростями и, следовательно, между слоями жидкости
возникает сила внутреннего трения. Стокс показал, что эта сила при малых
значениях скорости пропорциональна скорости движения шарика u и его радиусу r:
1) 
коэффициент вязкость жидкость
формула
На шарик действуют три
силы: сила тяжести Р (рис.2), направленная вниз; сила внутреннего трения
и
выталкивающая сила Fв,
направленные вверх. Шарик сначала падает ускоренно, но затем очень быстро
наступает равновесие, т.е.
) 
так как с увеличением
скорости растет и сила трения. Движение становится равномерным.
Сила тяжести
;
) Т.к. m = rV
(где r - плотность материала шарика; V
- его объем), то
:
) Выталкивающая сила по
закону Архимеда
;
г) Пояснения к
физическим величинам, входящим в формулы, и единицы их измерений:
η
- коэффициент вязкости - Па * с;
m
- масса шарика - кг;
g
- ускорение свободного падения - м/с2;
ρж
- плотность жидкости - кг/м3;
ρ
- плотность материала шарика - кг/м3;
V
- скорость шарика - м/с;
Т - температура жидкости
- К;
t
- время прохождения шариком участка пути - с;
d
- диаметр шарика - мм;
l
- длина пути шарика - м;
r
- радиус шарика - мм;
3. Основные
расчетные формулы:
4. Формула
измерений средней квадратической погрешности:
5. Результат измерений:
|
№
|
T, K
|
ρ,
кг/м3
|
ρж,
кг/м3
|
d, мм
|
r, мм
|
t, c
|
l,
м
|
V,
м/с
|
η
|
 η
|
|
1
|
297,8
|
7,8 *103
|
0,97 * 103
|
2,85
|
1,425
|
5,82
|
0,3
|
0,0515
|
586484,8
|
743371,56
|
|
2
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2,8
|
1,4
|
5,44
|
0,3
|
0,055
|
530063
|
743371,56
|
|
3
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
3
|
1,5
|
5,34
|
0,3
|
0,056
|
597625
|
743371,56
|
|
4
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2,9
|
1,45
|
5,46
|
0,3
|
0,054
|
579130,6
|
743371,56
|
|
5
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2,75
|
1,375
|
9,41
|
0,3
|
0,031
|
1378651,8
|
743371,56
|
|
6
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
1,7
|
0,85
|
8,69
|
0,3
|
0,345
|
47340
|
743371,56
|
|
7
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2
|
1
|
12,5
|
0,3
|
0,024
|
941888,8
|
743371,56
|
|
8
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2,25
|
1,125
|
0,3
|
0,316
|
90537,5
|
743371,56
|
|
9
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2,65
|
1,325
|
11,16
|
0,3
|
0,026
|
1526403,3
|
743371,56
|
|
10
|
297,8
|
7,8 * 103
|
0,97 * 103
|
2,55
|
1,275
|
9,43
|
0,3
|
0,0318
|
1155591
|
743371,56
|
;
1. (2/9 * (1,425) 2 *
9, 8 * (7800 - 970)) / 0,0515 = 586484,8
2. (2/9 * (1,4) 2 *
9, 8 * (7800 - 970)) / 0,055 = 530063
. (2/9 * (1,5) 2 *
9, 8 * (7800 - 970)) / 0,056 = 597625
. (2/9 * (1,45) 2 *
9, 8 * (7800 - 970)) / 0,054 = 579130,6
. (2/9 * (1,375) 2 *
9, 8 * (11350 - 970)) / 0,031 = 1378651,8
. (2/9 * (0,85) 2 *
9, 8 * (11350 - 970)) / 0,345 = 47340
. (2/9 * (1) 2 *
9, 8 * (11350 - 970)) / 0,024 = 941888,8
. (2/9 * (1,125) 2 *
9, 8 * (11350 - 970)) / 0,316 = 90537,5
. (2/9 * (1,325) 2 *
9, 8 * (11350 - 970)) / 0,026 = 1526403,3
. (2/9 * (1,275) 2 *
9, 8 * (11350 - 970)) / 0,0318 = 1155591
η
= (586484,8 + 530063 + 597625 + 579130,6 + 1378651,8 + 47340 + 941888,8 +
90537,5 + 1526403,3 + 1155591) / 10 = 743371,56
= 158290,7775 Па*с
η
= 743371,56 ± 158290,7775 Па*с
. Вывод: Путём
проведения опытов и изучения их результатов, я определила коэффициент вязкости
жидкости методом Стокса.